Using nitrogen isotope analysis of otoliths to understand long-distance migrations of fish

• Project/Area Number: 21K14910
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 原田 洋太 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), ポストドクトラル研究員 (10893711)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2022-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2021: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 耳石 / 窒素同位体 / 回遊魚 / 魚類 / 回遊経路 / 窒素安定同位体 / 海洋

Outline of Research at the Start

地球温暖化の進行とともに広域回遊魚の回遊経路が変化し、国際的な資源管理がより困難を極めることが予想される中、これらの生物の回遊経路をより正確に推定することが強く求められている。過去の研究では、魚類の生活史を調べるために、耳石の解析が行われてきた。本研究では、微量窒素同位体比測定法を使った新しい耳石の解析方法の開発を行う。耳石の窒素同位体比から対象の個体が回遊中に食べた餌の履歴を復元し、回遊経路の推定に利用する。

Outline of Annual Research Achievements

地球温暖化の進行とともに広域回遊魚の回遊経路が変化し、国際的な資源管理がより困難を極めることが予想される中、これらの生物の回遊経路を正確に推定することが強く求められている。サンマなどの小型回遊魚の回遊経路を推定するために、近年、耳石の酸素同位体比分析が使用されるようになった。しかし、海水温に強く依存する酸素同位体比では一般に、海水温の変化がより顕著な緯度方向の移動についてはわかるものの、経度方向については明らかにすることが難しい。そこで、耳石の他の定量的な情報を組み合わせた解析が不可欠である。本研究では、小型回遊魚の回遊履歴を精度良く推定するために、窒素同位体比の微量測定法を応用して耳石日周輪に沿った時系列窒素同位体比分析を実施し、対象の個体が回遊中に食べた餌の履歴を復元する手法を開発した。この新しい手法は、さまざまな水産有用種への応用が可能であることも明らかにした。

また、眼球の同位体分析による、回遊魚の移動履歴復元手法の開発も行った。マサバを対象として水晶体の同位体分析方法の開発を行い、その研究結果を論文にまとめた（Harada et al. in review, Frontiers in Marine Science）。水晶体を用いて、稚魚期から捕獲時を含む一生を通しての同位体比履歴を高時間解像度で復元する方法を開発した。個々のアミノ酸の窒素同位体分析から魚の成長と共に変化する栄養段階の履歴、それに加えて回遊中に食べた餌の窒素同位体比の履歴も復元する事が可能になった。今回開発した水晶体の分析方法はあらゆる日本の有用種、例えばサンマやアジにも利用する事ができることも検証し分かった。

Research Products

• [Journal Article] Compound-Specific Nitrogen Isotope Analysis of Amino Acids in Eye Lenses as a New Tool to Reconstruct the Geographic and Trophic Histories of Fish (2022)
  • Author(s): Harada Y, Ito S, Ogawa NO, Yoshikawa C, Ishikawa NF, Yoneda M and Ohkouchi N
  • Journal Title: Front. Mar. Sci Volume: 8:796532 Pages: 796532-796532
  • DOI: 10.3389/fmars.2021.796532
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Compound-specific nitrogen isotope analysis of amino acids in fish eye lenses as a new tool to distinguish between the geographic and trophic histories (2021)
  • Author(s): Harada Y, Ito S, Ogawa NO, Yoshikawa C, Ishikawa NF, Yoneda M and Ohkouchi N
  • Organizer: JPGU
• [Presentation] Retrospective time-series nitrogen isotope analysis of migratory fish using micro-volume nitrogen isotope analysis of otoliths (2021)
  • Author(s): Harada Y, Ito S, Ogawa NO, Yoshikawa C, Sakai S and Ohkouchi N
  • Organizer: JPGU